Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

CALCULATION OF INJECTOR FOR PREPARATION OF SORTING IN PRODUCTION OF VODKA

Ruzanov S.R. 1
1 Nigegorodski state technical university the name of R.Е. Alekseeva
An analysis over of methods and equipment is brought for preparation of sorting in the production of vodka. Taken into account the productivity of methods and devices for mixing of sorting components, possibility of economy productive areas and passing to "uninhabited" technologies. Perspective of application is marked for preparation of sorting of injection vehicles. A chart over of the injection setting is brought. Basic data are set forth for the calculation of injection device, including charges working and injection liquids, pressures on in. Methodology of engineering calculation of basic structural and regime parameters of injector offers: diameters of nozzle, chamber of mixing, diffuser; lengths of nozzle, chamber of mixing, diffuser; relative overfall of pressure created by an injector, pressures of sorting on an exit from a diffuser. Methodology of calculation of injector can be used for constructing of injectors for mixing and other liquid environments.
calculation
injector
mixing
sorting
vodka

Для приготовления вод­ки ректификованный спирт смешивают с подготовленной умягченной водой, получаемая при этом водно-спиртовая смесь называется сортировкой. Обычно сортировку готовят периодически в герметически закрытом смесителе, представляющим собой цилиндрический резервуар вместимостью от 300 до 1200 дал [4]. В смеситель из мерников подается расчетное количе­ство спирта, а затем воды. Для смешения компонентов используют: механическое перемешивание с помощью мешалок; гид­родинамическое перемешивание с помощью насоса; перемешивание сжатым воздухом, подаваемым из комп­рессора через барботер, находящийся внутри смесителя.

Сортировку можно получать также непрерывным способом, который обеспечивает большую производи­тельность, экономию производственные площадей, и при современном развитии средств АСУ TП перехо­д на «безлюдные» технологии. При непрерывном способе приготовления сортировки для смешения спирта и воды используются либо проточные многоступенчатые смесители [1], либо инжекционные аппараты [5]. Последние наиболее перспективны для приготовления сортировки.

Схема инжекционной установки приготовления сортировки приведена на рисунке 1.

Рисунок 1- Схема инжекционной уста­новки:

1- насос подачи умягченной воды; 2 - ма­нометры; 3 - инжектор; 4 - обратный клапан; 5 - напорные чаны; 6 - сборник умягченной воды; 7 - мерник спирта; 8 - смотровой фонарь; 9 - бачок постоянного уровня; 10- регулирующий вентиль для подачи спирта

Основным элементом установки является инжектор, полный расчет которого весьма сложен и трудоемок [3], что является одной из причин более широкого использования устройства для приготовления сортировки.

Ниже предлагается методика инженерного (упрощенного) расчета инжектора. Расчетная схема устройства приведена на рисунке 2.

Рисунок 2- Расчетная схема инжектора:

1- сопло; 2- камера смешения; 3- диффузор

Исходными данными для расчета являются:

  • массовый расход воды (рабочая жидкость) Gв, кг/с;
  • массовый расход спирта (инжектируемая жидкость) Gс, кг/с;
  • давление воды на входе в инжектор рв, Па;
  • давление спирта на входе в инжектор рс, Па.

Массовые расходы воды и спирта определяются из материального баланса стадии приготовления сортировки. Давления смешиваемых компонентов на входе в инжектор принимаются по производственным данным.

Необходимый коэффициент инжекции определяется соотношением

. (1)

По полученному коэффициенту инжекции, согласно рекомендациям [3], определяется оптимальное соотношение сечений камеры смешения и сопла

. (2)

Площадь сечения сопла вычисляется по формуле

, (3)

где j1 = 0,95 – коэффициент скорости сопла [3]; Dрр = ррв – рс – перепад давлений между входными потоками инжектора, Па; rв – плотность воды, кг/м3.

Диаметр сопла

. (4)

Площадь сечения камеры смешения

. (5)

Диаметр камеры смешения

. (6)

Длина свободной струи воды после сопла

, (7)

где а = 0,16 – опытная константа для несжимаемых сред [3].

Диаметр рабочей струи воды на расстоянии

. (8)

Если d3 > d4, то расстояние от выходного сечения сопла до входного сечения цилиндрической части камеры смешения принимается равным

.

Если d3 < d4, то расстояние от выходного сечения сопла до входного сечения цилиндрической части камеры смешения определяется по формуле

, (9)

где = (d4 - d3)/2 – длина конического участка камеры смешения при угле раскрытия конуса 90о.

Длина цилиндрической части камеры смешения определяется из соотношения

. (10)

Диаметры штуцеров, подводящих воду и спирт к инжектору, а также готовой сортировки определяются из уравнения расхода

, (11)

где vi - объемный расход соответствующего потока, кг/м3; wi – рабочая скорость среды в штуцере, принимаемая по рекомендациям [2].

Длина диффузора

, (12)

где dс – диаметр выходного сечения диффузора, м.

Относительный перепад давления, создаваемый инжектором

, (13)

где Dрс = рср – рс – перепад давлений между выходом сортировки из инжектора и входом спирта в инжектор; rс – плотность спирта, кг/м3; rср – плотность сортировки, кг/м3; j2 = 0,975, j3 = 0,9, j4 = 0,925 – коэффициенты скорости в соответствующих сечениях инжектора [3]; n – коэффициент, определяемый соотношением

. (14)

Давление сортировки на выходе из диффузора определяется по формуле

рср = рс + Dрр. (22)

Приведенная выше методика расчета инжектора для непрерывного приготовления сортировки в производстве водки позволяет определить конструктивные размеры основных элементов устройства и режимные параметры его эксплуатации.

Методика может быть использована при конструировании инжекторов для смешения и других жидких сред.

Рецензенты:

Когтев С.Е., д.т.н., профессор, директор по развитию производства ООО «Синтез-ПКЖ», г. Дзержинск.

Сидягин А.А., д.т.н., профессор кафедры «Машины и аппараты химических и пищевых производств» ГОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева», г. Дзержинск.